10万ta双加压法稀硝酸生产工艺设计(附件)
本文介绍了硝酸行业的发展趋势及其性质。稀硝酸的生产是硝酸行业中一个重要的工业部分，其耗能的高低，产品的浓度直接影响着企业的经济效益。对年产10万吨60%的稀硝酸生产工段进行了工艺设计。综合讨论了多种稀硝酸的生产工艺。对比各种生产工艺，且通过大量的工艺论证，确定本设计采用双加压法生产稀硝酸，即在0.45MPa下氧化和在1.1MPa下吸收。介绍了双加压法生产稀硝酸的优点及工艺流程。同时简要介绍了其核心部分——四合一机组。本文通过大量计算，突出了该工艺的先进，与各种优点。此外，还对氧化炉、酸吸收塔等主要设备进行了设计与选型，对辅助设备进行了说明。同时，还对本设计的经济效益进行了估算。关键词 稀硝酸，工艺设计，双加压法，四合一机组
目 录
1 绪论 1
1.1 硝酸的性质 1
1.2 硝酸的用途 2
1.3 硝酸工业生产现状及国内外发展趋势 2
2 稀硝酸生产工艺 3
2.1 常压法 3
2.2 加压法 4
2.3 综合法 5
3 稀硝酸生产工艺论证及确定 6
3.1 稀硝酸生产工艺方案论证 7
3.2 稀硝酸生产工艺方法的确定 8
4 工艺说明 8
4.1 稀硝酸生产工艺 8
4.2 工艺参数 10
4.3 主要工艺参数及控制指标 12
5 设计计算 13
5.1 工艺基本数据 13
5.2 物料衡算 14
5.3 能量衡算 16
6 主要设备选型及其工艺计算 23
6.1 酸吸收塔 23
6.2 氧化炉 25
6.3 其它设备选型 27
6.4 “四合一机”组说明 28
6.5 设备一览表 28
7 经济概算 29
7.1 建设项目投资估算 30
7.2 产品销售价值 30
7.3 成本估算 31
8 环保与安全 32
8.1 化工安全环保新形势 32
8.2 双加压法制稀硝酸的环保和安 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
全概况 32
结论 33
致谢 34
参考文献 35
1 绪论
1.1 硝酸的性质
我们通常认为浓和稀的边界摩尔浓度为 6mol/L。这仅仅是一般状况，我们不能仅仅就只认为超过了6mol/L的硝酸和铜反应生成了NO2，而小于6mol/L的硝酸和铜反应生成NO。这其中也有特殊的情况，比如物质的溶解度的影响，很有可能盐酸的溶解度远远达不到6mol/L[1]。
1.1.1 硝酸的物理性质
纯硝酸具有刺鼻的气味，是无色液体。硝酸溶液也是无色的液体；浓硝酸中因溶有HNO3分解产生的二氧化氮而呈现黄色。硝酸的沸点较低，比较容易挥发，与空气中的水蒸气反应产生白雾。我们经常使用的硝酸是69％的浓硝酸，而纯度达到98％的硝酸被称为“发烟”硝酸。
1.1.2 硝酸的化学性质
1．不稳定性：4HNO3= 4NO2↑+O2↑+2H2O
2．强酸性：HNO3=H++NO3；硝酸是化学中的一元强酸，所以其具有酸的通性。3．强氧化性：
①硝酸与金属反应：除了Pt、Au以外的金属都能与HNO3发生化学反应。
Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
②硝酸可以氧化C、S、P等非金属物质：
C+4HNO3（浓）=CO2↑+4NO2↑+ H2O
S+6HNO3（浓）=H2SO4+6NO2↑+2H2O
③和H2S、 HBr、 HI 、SO2、 Na2SO3等物质能发生反应。
1.1.3 稀硝酸的毒性与安全
硝酸是一种强酸，动物与植物在与硝酸接触后细胞会立刻被破坏。如果人在浓度相对较低的硝酸蒸汽中会发生胸闷、头疼、咳嗽等可能，更有可能出现肺气肿现象。因此，无论在何种场合中对硝酸的浓度都有着明确的规定，在美国，其硝酸浓度标准为0.1mg/m3，而中国的硝酸浓度更为严格，为0.085mg/m3。
我们通常所熟知的硝酸工厂，它们为了硝酸的可持续供应和工厂的利益，通常会对硝酸进行持续性的生产，因此工厂会建设室内酸库，防治太阳的暴晒。一般都会建成单层的建筑，地面以及电器设施，电线都应是耐酸防腐蚀的。储存稀硝酸应该用铝制的容器，运输时也应该选用铝罐槽车。
如果发生意外，人的皮肤与硝酸发生直接接触后，应当做到不要慌张，第一时间用大量苏打水进行冲洗，没有苏打水用清水也可，并及时送入医院进行医治。
1.2 硝酸的用途
稀硝酸能将硫氧化成硫酸，将灼热的碳氧化成二氧化碳，将磷氧化成磷酸。无论浓还是稀的硝酸都是氧化酸，跟金属反应均不能产生氢气。在常温条件下浓硝酸可以让铬、铝、铁钝化，防止这些金属进一步氧化而受到腐蚀。除了金和铂以外，硝酸可以溶解大部分金属，从而发生反应生成硝酸盐，并且硝酸还会被还原生成NO2、NO或NH4NO3等。3体积浓盐酸和1体积的浓硝酸混合溶液被称为王水，这种溶液具有强氧化性，能够溶解金、铂。硝酸是化工中基本的原料，在染料、炸药、医药、塑料、氮肥、化学试剂广泛应用。实验室制取硝酸由浓硫酸与硝酸钠共热制取，而工业上制取主要是用氨氧化法。 浓度在86%以上浓硝酸被称为发烟硝酸。 硝酸和氨反应生成硝酸铵，其是一种化肥，氮的含量也比硫酸铵高，其肥效比较好。硝酸和炸药的发展关系密切。一开始出现的炸药其实就是黑火药，其中就含有硝酸钠（或硝酸钾）[2]。随着发展，人们发现棉花与浓硝酸和浓硫酸能发生反应，其能生成的硝酸纤维，也比黑火药的威力强很多。甘油能与浓硝酸和浓硫酸发生反应，从而生成硝化甘油。这种产物是一种无色或者黄色的油状的液体，极其不稳定，一旦受到撞击硝化甘油就会发生分解，并且产生大量的高温气体。气体会发生骤然膨胀，导致猛烈的爆炸。所以硝化甘油是常见的烈性炸药。梯恩梯（英文TNT的译音）炸药是在军事上运用广泛的。梯恩梯是种黄色片状物，由浓硝酸和浓硫酸的混合物与甲苯发生化学反应生成的，这种炸药具有爆炸威力大，稳定性强，有点明显。通常用来制造手榴弹、炮弹、地雷和鱼雷等的炸药，也可以用来采矿的爆破等。硝酸同样是无机化学工业中三大强酸之一。
目 录
1 绪论 1
1.1 硝酸的性质 1
1.2 硝酸的用途 2
1.3 硝酸工业生产现状及国内外发展趋势 2
2 稀硝酸生产工艺 3
2.1 常压法 3
2.2 加压法 4
2.3 综合法 5
3 稀硝酸生产工艺论证及确定 6
3.1 稀硝酸生产工艺方案论证 7
3.2 稀硝酸生产工艺方法的确定 8
4 工艺说明 8
4.1 稀硝酸生产工艺 8
4.2 工艺参数 10
4.3 主要工艺参数及控制指标 12
5 设计计算 13
5.1 工艺基本数据 13
5.2 物料衡算 14
5.3 能量衡算 16
6 主要设备选型及其工艺计算 23
6.1 酸吸收塔 23
6.2 氧化炉 25
6.3 其它设备选型 27
6.4 “四合一机”组说明 28
6.5 设备一览表 28
7 经济概算 29
7.1 建设项目投资估算 30
7.2 产品销售价值 30
7.3 成本估算 31
8 环保与安全 32
8.1 化工安全环保新形势 32
8.2 双加压法制稀硝酸的环保和安 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
全概况 32
结论 33
致谢 34
参考文献 35
1 绪论
1.1 硝酸的性质
我们通常认为浓和稀的边界摩尔浓度为 6mol/L。这仅仅是一般状况，我们不能仅仅就只认为超过了6mol/L的硝酸和铜反应生成了NO2，而小于6mol/L的硝酸和铜反应生成NO。这其中也有特殊的情况，比如物质的溶解度的影响，很有可能盐酸的溶解度远远达不到6mol/L[1]。
1.1.1 硝酸的物理性质
纯硝酸具有刺鼻的气味，是无色液体。硝酸溶液也是无色的液体；浓硝酸中因溶有HNO3分解产生的二氧化氮而呈现黄色。硝酸的沸点较低，比较容易挥发，与空气中的水蒸气反应产生白雾。我们经常使用的硝酸是69％的浓硝酸，而纯度达到98％的硝酸被称为“发烟”硝酸。
1.1.2 硝酸的化学性质
1．不稳定性：4HNO3= 4NO2↑+O2↑+2H2O
2．强酸性：HNO3=H++NO3；硝酸是化学中的一元强酸，所以其具有酸的通性。3．强氧化性：
①硝酸与金属反应：除了Pt、Au以外的金属都能与HNO3发生化学反应。
Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
②硝酸可以氧化C、S、P等非金属物质：
C+4HNO3（浓）=CO2↑+4NO2↑+ H2O
S+6HNO3（浓）=H2SO4+6NO2↑+2H2O
③和H2S、 HBr、 HI 、SO2、 Na2SO3等物质能发生反应。
1.1.3 稀硝酸的毒性与安全
硝酸是一种强酸，动物与植物在与硝酸接触后细胞会立刻被破坏。如果人在浓度相对较低的硝酸蒸汽中会发生胸闷、头疼、咳嗽等可能，更有可能出现肺气肿现象。因此，无论在何种场合中对硝酸的浓度都有着明确的规定，在美国，其硝酸浓度标准为0.1mg/m3，而中国的硝酸浓度更为严格，为0.085mg/m3。
我们通常所熟知的硝酸工厂，它们为了硝酸的可持续供应和工厂的利益，通常会对硝酸进行持续性的生产，因此工厂会建设室内酸库，防治太阳的暴晒。一般都会建成单层的建筑，地面以及电器设施，电线都应是耐酸防腐蚀的。储存稀硝酸应该用铝制的容器，运输时也应该选用铝罐槽车。
如果发生意外，人的皮肤与硝酸发生直接接触后，应当做到不要慌张，第一时间用大量苏打水进行冲洗，没有苏打水用清水也可，并及时送入医院进行医治。
1.2 硝酸的用途
稀硝酸能将硫氧化成硫酸，将灼热的碳氧化成二氧化碳，将磷氧化成磷酸。无论浓还是稀的硝酸都是氧化酸，跟金属反应均不能产生氢气。在常温条件下浓硝酸可以让铬、铝、铁钝化，防止这些金属进一步氧化而受到腐蚀。除了金和铂以外，硝酸可以溶解大部分金属，从而发生反应生成硝酸盐，并且硝酸还会被还原生成NO2、NO或NH4NO3等。3体积浓盐酸和1体积的浓硝酸混合溶液被称为王水，这种溶液具有强氧化性，能够溶解金、铂。硝酸是化工中基本的原料，在染料、炸药、医药、塑料、氮肥、化学试剂广泛应用。实验室制取硝酸由浓硫酸与硝酸钠共热制取，而工业上制取主要是用氨氧化法。 浓度在86%以上浓硝酸被称为发烟硝酸。 硝酸和氨反应生成硝酸铵，其是一种化肥，氮的含量也比硫酸铵高，其肥效比较好。硝酸和炸药的发展关系密切。一开始出现的炸药其实就是黑火药，其中就含有硝酸钠（或硝酸钾）[2]。随着发展，人们发现棉花与浓硝酸和浓硫酸能发生反应，其能生成的硝酸纤维，也比黑火药的威力强很多。甘油能与浓硝酸和浓硫酸发生反应，从而生成硝化甘油。这种产物是一种无色或者黄色的油状的液体，极其不稳定，一旦受到撞击硝化甘油就会发生分解，并且产生大量的高温气体。气体会发生骤然膨胀，导致猛烈的爆炸。所以硝化甘油是常见的烈性炸药。梯恩梯（英文TNT的译音）炸药是在军事上运用广泛的。梯恩梯是种黄色片状物，由浓硝酸和浓硫酸的混合物与甲苯发生化学反应生成的，这种炸药具有爆炸威力大，稳定性强，有点明显。通常用来制造手榴弹、炮弹、地雷和鱼雷等的炸药，也可以用来采矿的爆破等。硝酸同样是无机化学工业中三大强酸之一。
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